精馏题库计算题精选课堂版.docx
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精馏题库计算题精选课堂版
j07a10135
某双组分理想物系当温度t=80℃时,PA°=,PB°=40kPa,液相摩尔组成xA=,试求:
⑴与此液相组成相平衡的汽相组成y;⑵相对挥发度α。
解:
(1)xA=(P总-PB°)/(PA°-PB°);
=(P总-40)/(-40)
∴P总=;
yA=xA·PA°/P总=×/=
(2)α=PA°/PB°=/40=
j07a10011
用连续精馏塔每小时处理100kmol含苯40%和甲苯60%的混合物,要求馏出液中含苯90%,残液中含苯1%(组成均以kmol%计)。
(1)馏出液和残液各多少kmol/h。
(2)饱和液体进料时,已估算出塔釜每小时汽化量为132kmol,问回流比为多少
解:
①F=D+WFxF=DxD+WxW
∴W=hD=h
②∵q=1V'=V
∴L=V-D=132-=kmol/h
R=L/D==
j07a10019
在常压连续精馏塔中分离理想二元混合物,进料为饱和蒸汽,其中易挥发组分的含量为(摩尔分率),回流比R=,提馏段操作线的斜率为,截距为,求馏出液组成xD。
解:
yq=xF=
(1)
精馏段方程:
y=+xD
(2)
提段方程:
y=(3)
式
(1)与(3)联立得两操作线交点坐标xq=x=,
将yq=,,xq=代入
(2)得xD=
j07b20014
在连续精馏塔中,精馏段操作线方程y=+,q线方程式为y=-+试求
1回流比R②馏出液组成xD③进料液的q值
④当进料组成xF=时,精馏段操作线与提馏段操作线交点处xq值为多少并要求判断进料状态。
解:
y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)
①R/(R+1)=,R=+,R==3
②xD/(R+1)=,xD=
③q/(q-1)=-,q==
④+=-+xF,xq+=-q+×,xq=,
⑤0 j07b15018 某精馏塔在常压下分离苯-甲苯混合液,此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=+和y'=',每小时送入塔内75kmol的混合液,进料为泡点下的饱和液体,试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少(kmol/h)。 解: 已知两操作线方程: y=+(精馏段) y′=′(提馏段) ∴R/(R+1)= R=xD/(R+1)=xD=×= 两操作线交点时,y=y′x=x′ ∴+=xF= 饱和液体进料q=1,xF=x= 提馏段操作线经过点(xW,xW) ∴y′=xw=-xW= 由全塔物料衡算F=D+WFxF=DxD+WxW D=(xF—xW)/(xD-xW)F = ∵饱和液体进料 V′=V=L+D=(R+1)D=×=h j07a10169 已知某精馏塔进料组成xF=,塔顶馏出液组成xD=,平衡关系y=x+,试求下列二种情况下的最小回流比Rmin。 ⑴饱和蒸汽加料;⑵饱和液体加料。 解: Rmin=(xD-yq)/(yq-xq) (1); yq=xq+ (2); yq=qxq/(q-1)-xf/(q-1)(3) ⑴q=0,由(3)yq=xf=,由 (2)xq=, Rmin=由(3)xq=xf=,由 (2)yq=×+=, Rmin=07a 某连续精馏塔进料液中含易挥发组分55%(摩尔百分数,下同)(与此相平衡的汽相组成为75%),要求塔顶产品含易挥发组分95%,饱和液体进料。 ⑴求最小回流比。 ⑵若加料板上液体组成与进料组成相同,回流比为时,求进料板上一板流下的液体组成。 解: Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=-/-=1 xq=xFy=[R/(R+1)]xF-1+xD/(R+1)求xF-1= =[+1)]xF-1+/+1)∴xF-1= j07a10012 用常压连续精馏塔分离某二元理想混合物,已知加料量F=10kmol/h,相对挥发度α=3,饱和蒸汽进料,进料中易挥发组分浓度为(摩尔分率,下同),塔顶产品浓度为,塔顶蒸汽全凝液于泡点下回流,回流比R=2Rmin,易挥发组分的回收率为90%,塔釜为间接蒸汽加热,试计算提馏段上升蒸汽量。 解: q=0V’=V-F=(R+1)D-F yq=xFxq=yq/[α-(α-1)yq]=(3-2×= Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=-/-=;R==2×16= ∵D=ηFxF/xD=×10×=5kmol/h ∴V′=+1)×5-10=11kmol/h j07a10026 用常压精馏塔分离双组分理想混合物,泡点进料,进料量100kmol/h,加料组成为50%,塔顶产品组成xD=95%,产量D=50kmol/h,回流比R=2Rmin,设全塔均为理论板,以上组成均为摩尔分率。 相对挥发度α=3。 求: (最小回流比)2.精馏段和提馏段上升蒸汽量。 3.列出该情况下的精馏段操作线方程。 解: 1.y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x)泡点进料q=1, xq=xF=,yq=3×(1+2×=2= Rmin/(Rmin+1)= Rmin=4/5= 2.V=V′=(R+1)D=(2×+1)×50=130kmol/h 3.y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=+ j07a15134 组成为xF=的原料以汽液混合状态进入精馏塔,其中气液摩尔比为1: 2,塔顶xD=(以上均为摩尔分率),易挥发组分回收率为95%,回流比R=,相对挥发度α=,试求: ⑴原料中汽相和液相组成;⑵列出提馏段操作线方程。 解: (1)FxF=Vyq+Lxq,=(1/3)yq+(2/3)xq, yq=xq/(1+xq),∴xq=,yq=, (2)Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)==×Rmin=,D=×=, W=1-=, xw=(FxF-DxD)/W=, L=RD=×=; V=(R+1)D=,L’=L+qF=+(2/3)×1=, V’=V-(1-q)F=-1/3=, y’=(L’/V’)x’-Wxw/V’=’- j07b10132 用一连续操作的精馏塔,在常压下分离苯-甲苯混合液,原料液含苯(摩尔分率,下同),塔顶馏出液含苯,塔顶采用全凝器,回流比为最小回流比的倍,泡点进料,设加料板上的液相组成与进料组成相同,在此温度下苯的饱和蒸汽压为,试求理论进料板的上一层理论塔板的液相组成。 解: yf=PA°xf/P=×=, Rmin=(xD-yf)/(yf-xf)==,R=×=, yf=R×x(f-1)/(R+1)+xD/(R+1),=×x(f-1)/(1+++1), x(f-1)= j07b15013 某精馏塔用于分离苯-甲苯混合液,泡点进料,进料量30kmol/h,进料中苯的摩尔分率为,塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为和,采用回流比为最小回流比的倍,操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=。 (1)求塔顶、底的产品量; (2)若塔顶设全凝器,各塔板可视为理论板,求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 解: (1)F=D+W,FxF=DxD+WxW 30=D+W,30×=D×+W× ∴D=/hW=/h (2)xq=xF=, yq=αxq/[1+(α—1)xq]=×[1+—1)×]= Rmin=(xD-yq)/(yq-xq) =—/—=, R=×Rmin=×= 精馏段的操作线方程为: y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1) =[+1)]x+/+1)=+ y1=xD=, x1=y1/[α-y1(α-1)]=/[—×—1)]= y2=+=,x2=/[—×]= j07b15027 用连续精馏塔分离二元理想溶液,进料量为100kmol/h,进料组成为(摩尔分率,下同),馏出液组成为,残液组成为,相对挥发度为,饱和蒸汽进料。 塔顶冷凝器为全凝器,塔釜间接蒸汽加热。 试求: 1.馏出液及残液量;2.最小回流比;3.操作回流比为3时,塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol4.塔釜上一块理论板液相组成为多少5.计算第3问时作了什么假定 解: 1.由物料衡算: F=D+WFxFD+WxW D=(xF—xW)·F/(xD—xW) =h W=F—D=100—=h 2.饱和蒸汽进料q=0,yq=xF= ∴xq=yq/[α—(α—1)·yq]=/—×)= Rmin=(xD—yq)/(yq—xq)=/= 3.V′=V—(1—q)·F=V—F=(R+1)D—F =(3+1)×—100=50kmol/h 4.由平衡关系知: yW=αxW/[1+(α—1)·xW]=×[1+×]= 由操作线方程yw'=(L′/V′)xm′—(W/V′)·xW xm′=(yW·V'+W·xW)/L' 釜上一块理论板组成: xm=(yW·V'+W·xW)/(R·D)=×50+×/(3×= j07b15125 常压连续精馏塔分离二元理想溶液,塔顶上升蒸汽组成y1=(易挥发组分摩尔分率),在分凝器内冷凝蒸汽总量的1/2(摩尔)作为回流,余下的蒸汽在全凝器内全部冷凝作塔顶产品,操作条件下,系统平均相对挥发度α=,求: ⑴塔顶产品及回流液的组成;⑵由塔顶第二层理论板上升的蒸汽组成。 解: y1=,V=1kmol/h,L=1/2kmol/h, D=1/2kmol/h,R=1,α=, ⑴y0=α×x0/[1+(α-1)x0]=(1+----------- (1) 1×y1=y0/2+x0/2------------ (2) y0=2×代入 (1)2×=(1+, x0=, xD=y0=×(1+×= ⑵x1=y1/[α-(α-1)y1]= y2=Rx1×/(R+1)+xD/(R+1)=2+2= j07b20024 在连续常压精馏塔中分离某理想混合液,xD=,xW=(摩尔分率)。 已知此塔进料q线方程为y=6x-,采用回流比为最小回流比的倍,混合液在本题条件下的相对挥发度为2。 求: ⑴精馏段操作线方程。 ⑵若塔底产品W=150kmol/h,求进料量F和塔顶产品量D。 ⑶提馏段操作线方程。 解: 由q线方程q/(q-1)=6 ∴q=,xF/(q-1)=∴xF= 由y=2x/(x+1)和y=6x— 联立展开6x2——+6x—2x=0 ∴6x2+—=0取正根xq= ∴yq=6×—= Rmin=(xD—yq)/(yq—xq)=—/—= R=Rmin= 精馏段操作线方程: y=[R/(R+1)]·x+xD/(R+1)=x+=+ 总物料衡算: D=W·[(xF—xW)/(xD—xF)]=150×-/-=h F=D+W=+150=h 提馏段操作线: L′=DR+qF=×+×=h V′=D(R+1)+(q-1)F=×+×=h y′=(L′/V′)x—W·xW/V′=x-150×=- j07a10033 一精馏塔,塔顶设全凝器,在常压下分离苯-甲苯物系,采用回流比R=3。 今测得塔顶馏出液浓度xD=和第一块塔板流下液体浓度x1=(均为摩尔分率);已知物系的相对挥发度α=,试计算第一块塔板的板效率Emv。 解: y1=xD=y1*=αx/[1+(α-1)x]=×[1+×]= y2=[R/(R+1)]x1+xD/(R+1)=[3/(3+1)]×+(3+1)= Emv=(y1—y2)/(y1*-y2)=-/-= j07b15020 某一精馏塔,塔顶为全凝器,塔釜用间接蒸汽加热。 处理含易挥发组成xF=(mol组成)的饱和蒸汽。 塔顶产量D和塔底排量W相等。 精馏段操作线方程为y=5x/6+试求: (1)回流比R,塔顶组成xD,塔釜组成xW。 (2)提馏段操作线方程。 (3)若两组份相对挥发度α=3,第一板板效率EmL=(xD-x1)/(xD-x1*)=,则y2= (2)、(3)选做一题 解: (1)D=F(xF-xW)/(xD-xW)即=-xW)/(xD-xW) ∴xD+xW=1,R/(R+1)=5/6 ∴R=5xD/(R+1)=xD/(5+1)=xD=xW= (2)提馏段操作线: y'=(L′/V′)x-WxW/V′ ∵饱和蒸汽进料∴q=0,L′=L,V′=V-F 又F=2D,W=D,L=RD,V=(R+1)D ∴y'=[L/(V-F)]x'-W×(V-F) ={RD/[(R+1)D-2D]}x'-D×[(R+1)D-2D] =[5/(6-2)]x'(6-2)=' (3)(xD-x1)/(xD-x1*)= x1*=y/[α-(α-1)y]=(3-(3-1)×]= ∴/ 解得x1=y2=5x/6+=5×6+= *j07b20159 用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液,塔顶采用全凝器,塔釜用间接蒸汽加热,平均相对挥发度为。 进料为150kmol/h,组成为(摩尔分率)的饱和蒸汽,回流比为4,塔顶馏出液中苯的回收率为,塔釜采出液中甲苯的回收率为,求: (1)塔顶馏出液及塔釜采出液的组成; (2)精馏段及提馏段操作线方程;(3)回流比与最小回流比的比值。 (4)全回流操作时,塔顶第一块板的气相莫弗里板效率为,全凝器凝液组成为,求由塔顶第二块板上升的汽相组成。 解: (1)D·XD=·F·xF,W·(1-xW)=F·(1-xF)×, D+W=F=150D·xD+W·xW=F·xF=150×=60 W=kmol/hD=kmol/hxD=% xW=% (2)精馏段操作线方程 y(n+1)=xn·R/(R+1)+xD/(R+1)=n+ 提馏段操作线方程为y(n+1)'=L'·xn'/V'-W·xw/V' q=0,V'=(R+1)D-F,L'=DR, y(n+1)'=xn'·R·D/[(R+1)D-F]-W·xw/[(R+1)D-F]=n'- (3)∵q=0,ye=xF=,y=α·x/[1+[α-1)x]∴xe= Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=-/-=R/Rmin=4/= (4)Emv1=(y1-y2)/(y1*-y2)= y1*=α×x1/[1+[α-1)x1]全回流时y2=x1,y1=xD= ∴y1*=·y2/(1+ ∴Emv1=-y2)/[/(1+-y2]=y2=%(mol%) y2'=78×/[78×+92×(1-]=%(质量%) 改编: 用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液,塔顶采用全凝器,塔釜用间接蒸汽加热,平均相对挥发度为。 进料为150kmol/h,组成为(摩尔分率)的饱和蒸汽,已知塔顶馏出液的流量为kmol/h,塔顶馏出液中苯的回收率为,回流比为最小回流比的倍,,求: (1)塔顶馏出液及塔釜采出液的组成; (2)塔釜采出液中甲苯的回收率(3)回流比(4)精馏段及提馏段操作线方程; 解: (1)D·XD=·F·xF,D+W=F=150 D·xD+W·xW=F·xF=150×=60 W=kmol/hxD=%xW=% (2)W·(1-xW)/F·(1-xF)=, (3)∵q=0,ye=xF=,y=α·x/[1+[α-1)x]∴xe= Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=-/-= R/Rmin=∴R=4 (4)精馏段操作线方程y(n+1)=xn·R/(R+1)+xD/(R+1)=n+ 提馏段操作线方程为y(n+1)'=L'·xn'/V'-W·xw/V' q=0,V'=(R+1)D-F,L'=DR, y(n+1)'=xn'·R·D/[(R+1)D-F]-W·xw/[(R+1)D-F]=n'- j07b15131 分离苯-甲苯混合液,原料液中含苯(摩尔分率,下同),泡点进料,馏出液中要求含苯, 塔顶用一分凝器和一全凝器(如图),测得塔顶回流液中含苯,离开塔顶第一层板的液体含苯,求: ⑴操作条件下平均相对挥发度α;⑵操作回流比R;⑶最小回流比Rmin。 解: ⑴xD与x0是平衡关系 =α×/[1+(α-1)×]α= ⑵y1与x1平衡关系 y1=×(1+×= y1=R×x0/(R+1)+xD/(R+1) =/(R+1)+(R+1)∴R= ⑶∵q=1∴xF=xe= ∴ye=×(1+×= Rmin=(xD-ye)/(ye-xF)=/= j07b15130 原料以饱和液体状态由塔顶加入,F=1kmol/s,xF=(摩尔分率,下同),塔釜间接蒸汽加热,塔顶无回流,要求xD=,xw=,相对挥发度α=,试求: ⑴操作线方程;⑵设计时若理论板数可增至无穷,F、xF和D不变,xD的最大值是多少 解: ⑴F=D+W,1=D+W,FxF=DxD+Wxw=D×+W×, D=V’=,W=,L’=F=1, y′=(L′/V′)x—W·xW/V′=(1/x-× ∴y′=- ⑵设顶部平衡xD=y=αxF/(1+(α-1)xF)=×(1+×= DxD=>FxF不可能。 设底部平衡xw=0∴xD=FxF/D= j07b15137 进料组成xF=(摩尔组成,下同),以饱和蒸汽状态自精馏塔底部加入,塔底不再设再沸器,要求xD=,xW=,相对挥发度α=,试求: ⑴操作线方程;⑵设计时若理论板数可增至无穷,且D/F不变,则塔底产品浓度的最低值为多少 解: ⑴F=D+W,设F=1,1=D+W,FxF=DxD+Wxw=D×+W×, ∴D=,W=,V=F=1,L=W= y=[L/V]·x+DxD/V=+ ⑵设底部平衡xw=xF/(α-(α-1)xF)=xD=(FxF-Wxw)/D=不可能 设顶部平衡xD=1,xw=(FxF-DxD)/W= j07c15148 某精馏塔分离A组分和水的混合物(其中A为易挥发组分),xD=,xW=,xF=(均为摩尔分率),原料在泡点下进入塔的中部。 塔顶采用全凝器,泡点回流,回流比R=,塔底用饱和水蒸汽直接加热,每层塔板气相默夫里板效率Emv=,在本题计算范围内,相平衡关系为y=x+。 试求: ⑴从塔顶的第一块实际板下降的液体浓度;⑵塔顶的采出率D/F。 解: (1)∵q=1,∴饱和水蒸汽用量V'=V=(R+1)D=,全凝器: y1=xD= Emv=(y1-y2)/(y1*-y2)=(-y2)/(x1+-y2)= 即: y2=-x1……(1) 由精馏段操作线方程: (R+1)y2=Rx1+xD y2=x1+……(2) 联解(1)、(2)式,得: x1=y2= (2)F+V'=D+W,V'=,∴F+=D+W 即: F+=W……(3) FxF=DxD+WxW……(4)式(3)代入式(4),消去W: D/F=(xF-xW)/(xD+)=(-)/(+×)=
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